JPH10507506A - 内燃エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特にクランク室にシリンダ（２）を鋳合した単気筒ディーゼルエンジンのための、極めて低価格に製造可能な内燃エンジン用シリンダライナ（１）であり、このシリンダライナは、深絞りまたは圧力成形によって鋼材から製造するとともに、スライドフィットを用いてシリンダ内孔（１２）内に挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】 シリンダライナ この発明は、シリンダライナならびにこれを備えた内燃エンジンに係り、特に クランク室に鋳合されたシリンダを備える単気筒ディーゼルエンジンに関する。 特に大型のエンジンならびにクランク室がシリンダと一体的に鋳造されている エンジンの補修工程において、コスト上の理由からシリンダライナを挿入するこ とが考案された。その際、消耗ないし損傷したシリンダをその隔壁厚が許容する 限り回転させて取り外すとともに鋳造されたシリンダライナを挿入し、その内孔 は元の内孔に相当しており、したがってピストンの継続使用が可能となる。 さらに、予めシリンダライナを交換部品として装着しておくエンジン構成があ る（ＤＥ ４０２９４２７ Ａ１号）。一般的に、これらのシリンダライナは遠 心鋳造によって製造され、２．５ないし３．５ｍｍの隔壁厚を有する。ライナは 外部の後処理をせずに圧入され、その滑動面はピストンの直径に合わせて研磨さ れる。 この種の処理方法は、これに関連するコストか新しいシリンダブロックもしく は新しいエンジンの全体的なコストに比較して高い負担となることから、例えば 単気筒ディーゼルエンジン等の低価格のエンジンにおいては不適格である。 原材料の保存の観点から、小さなエンジンにおいても一定の使用の後廃棄する よりは、ライナ付けを行う方が好適である。 したがって、本発明の目的は、低価格エンジンに対して経済的な観点から有効 な補修を提供することである。 既知の比較的薄い隔壁を有するライナ（ＤＥ １５２５４８４ Ａ１号）は、 ロール状のブリキシートから形成され、したがって軸状に延在する突き合わせ継 ぎ手を備え、これは安価に製造できるが；突き合わせ継ぎ手によって遮断された シリンダ軌道が高いオイル消費ならびにピストンリングの急速な磨耗をも たらすため、進歩的な構造のエンジンには不適格である。 前述した目的は、本発明にしたがってシリンダライナを鋼材の深絞りまたは圧 縮成形によって製造することによって解決される。 この種の、切削処理を行わずに継ぎ目の無い成形部材として、好適には深絞り または圧力成形によって鋼材から製造されたシリンダライナは、０．５ないし１ ｍｍの隔壁圧を有し；本発明に係るライナの滑走面は、硝酸処理、硬クロムメッ キまたは特殊な研磨処理を施すことによって、小さなオイル・ウェルを形成する 目的において向上させることができる。さらに、消耗したライナの新しいものへ の交換も、追加処理を行うことなく実施することができる。 好適な製造工程により、約±３０μの充分な精度を達成することができ；シリ ンダライナを小さな遊びをもってクランク室の基礎内孔部に挿入することによっ て小さな成形誤差が相殺され、ここで直径の許容範囲が４０ないし８０μである 軽量のスライドフィットを有することが好適であることが明らかとなった。 ライナはそのシリンダヘッド側の端部に外側に突き出た３ないし４ｍｍ幅のバ ンド部材を備えることが好適であり、これはシリンダ前面の対応する環状溝部に 咬合する。ライナがシリンダヘッドによってシリンダヘッドシール部材に強固に 圧着され密封するように、環状溝部およびシリンダライナのバンド部材の許容範 囲が設定される。バンド部材をより幅広くかつ厚く形成すれば、シリンダヘッド シール部材を代替することもできる。 シリンダ壁の内部に形成されるシリンダライナとクランク室の基礎内孔部との 間の放熱路は、オイル循環によって維持されるオイルフィルムによって確保され る。オイルは内孔部を通じてシリンダ壁の内側に誘導され、そこで好適には螺旋 形のオイル溝によってライナの全高にわたって配分される。潤滑オイルはシリン ダヘッド側の端部の付近で給入されシリンダライナとシリンダ壁との間の環状の 割れ目を通過し、最終的にシリンダ壁とシリンダライナの下端との間の適宜な周 回状の割れ目から流出し、そこからクランク室のオイルパンに到達する。 シリンダライナの外周へのオイルの注流は、一方ではその直接的な冷却が達 成されるが；これにより特に冷却されたシリンダ壁への熱伝導を向上させる。さ らに、それによって有害な空気封入および空気流の発生が防止される。これによ り、シリンダライナのシリンダ壁の内部における中心配置および支持が達成され 、その際潤滑オイルが環状の割れ目に充満し、この割れ目は稼働中において鋼鉄 製のシリンダライナと鋳造されたシリンダ壁との間の異なった熱膨張により冷た い状態と比べて拡大する。これは、鋼鉄と比べてきわめて大きな熱膨張を有する アルミ鋳造シリンダブロックにおいて特に顕著になる。 次に、本発明の好適な実施例について添付図面を参照しながら、以下詳細に説 明する。ここで： 図１は、シリンダライナを有するエンジンブロックの上部を示す軸方向断面図 、 図２は、図１のＩＩ部分を示す詳細説明図である。 図１はシリンダライナ１の軸方向断面図であり、これは例えばアルミニウム圧 力鋳造によって製造されたシリンダ２に挿入されており、これは図示されていな い単気筒ディーゼルエンジンのクランク室と一体的に鋳造されている。シリンダ ライナ１は、遠心鋳造により製造された従来の交換用ライナに対して、深絞りに よって鋼板から製造された低価格部品であり、これは一般的な深絞り鋳造のライ ナより安価に入手することができる。シリンダライナ１は、その滑走面を形成す る、０．５ないし１ｍｍの隔壁圧を有するシリンダ部品３と、シリンダ壁７の内 側の軽量のスライドフィットとを備え、すなわち２０ないし４０μの環状の割れ 目９が形成可能である。ライナ１はそのシリンダヘッド側の端部に周回状のバン ド部材４を備えており、これはシリンダ壁７の前面１３内の対応する環状溝に収 容されている。シリンダ壁７の前面１３にはバンド部材４に下方から接合する複 数の収納部５が形成されており、これはシリンダライナ１を取り外す工具の進入 のために備えられている。 熱伝導の向上と均等的な機械的支持を達成するため、シリンダライナ１とシリ ンダ２の内壁との間にオイルフィルムが設けられ、これは導管６を介してシリン ダ壁７内に１ないし２バールの油圧をもって給入される。導管６の内側の端部の 周回溝８が、給入されたオイルを環状の割れ目９全体に均等に配分する よう作用する。シリンダ２の内壁内の螺旋形状のオイル溝１０が、潤滑フィルム を均等に配分するよう作用する。このオイル溝の断面は約１ｍｍの深さと２ｍｍ の幅に相当する。オイル溝は、既に圧力鋳造工程において形成するか、または後 から形成することもできる。螺旋形状のオイル溝１０の上昇率は非常に小さなも のであり、例えば１：１０とされる。 シリンダライナ１は、これに対して下方に向かって接合するシリンダ内孔１２ の輪郭の外側において、その下側の縁部１１をもって終局しており、これによっ て、ピストンを下側から装着することが可能となる。環状の割れ目９の下端から 流出した潤滑オイルは、圧力無しでシリンダ壁７に沿って下方のクランク室のオ イルパンに流れ落ちる。 シリンダライナ１のバンド部材４は、シリンダ壁７のシリンダヘッド側の前面 １３よりいくらか突出しており、これによって図２に示されたシリンダヘッド・ シール部材１４が確実な密封を達成する。 シリンダライナ１は、その薄い隔壁厚により円対称性における可能な許容誤差 に容易に適応することができ；これによってピストンの動作方向に対する横振動 を僅かなものにすることができ、これはオイルフィルムによって減衰させること ができる。このシリンダライナの小さな横振動によりその耐久期間が延長され、 その値は１０００時間以上の稼働時間に達する。補修用ライナへの交換は容易な ものである。古いシリンダライナは、バンド部材４の縁部の収納部５に挿入され た（図示されていない）工具によって、上方に向かって持ち上げられ；新しいラ イナは特に追加的な作業を施すことなく挿入される。したがって、シリンダライ ナ１の交換は単気筒の小型ディーゼルエンジンにおいても、経済的に有効なもの となる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年４月１９日 【補正内容】 請求の範囲 １． 深絞りまたは圧力成形によって鋼材から製造されたシリンダライナ（１） を装着した一つまたは複数のシリンダ（２）を設け、 シリンダライナ（１）をスライドフィットを用いて対応するシリンダ内孔（１ ２）内に所定の許容範囲をもって挿入し、これによって稼働中温度においてライ ナ（１）とシリンダ壁（７）との間に２０ないし４０μの割れ目幅を有する環状 の割れ目（９）を保持するとともに、環状の割れ目（９）を潤滑オイル循環路に 接続することを特徴とする内燃エンジン。 ２． シリンダ壁（７）の内側にオイル溝（１０）を形成し、これにより環状の 割れ目（９）内に閉鎖されたオイルフィルムを保持することを特徴とすることを 特徴とする請求項１記載の内燃エンジン。 ３． シリンダライナ（１）はシリンダヘッド側にバンド部材（４）を備え、こ れをシリンダ壁（７）の前面（１３）内の環状溝内に収容してなり、 バンド部材（４）はシリンダヘッドのシール部材（１４）との気密な接合を達 成するために前面（１３）より軸方向に僅かに突出することを特徴とする請求項 １記載の内燃エンジン。 ４． バンド部材（４）はシリンダヘッドシール部材（１４）の代用となるよう な厚さを有することを特徴とする請求項３記載の内燃エンジン。 ５． シリンダライナ（１）の取り外しに使用する工具を挿入するために、シリ ンダ壁（７）の前面（１３）内にバンド部材（４）に下方から接合する収納部（ ５）を設けることを特徴とする請求項３記載の内燃エンジン。 ６． シリンダライナ（１）はオイル・ウェルを形成するために充分な平滑性を 有する滑走面を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃エンジン。 ７． 滑走面に例えば硝酸処理、クロムメッキまたは研磨等によって表面処理を 施すことを特徴とする請求項６記載の内燃エンジン。 ８． シリンダライナ（１）のシリンダ部品（３）の隔壁厚を０．５ないし１ｍ ｍとすることを特徴とする請求項１記載の内燃エンジン。 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年８月２７日 【補正内容】 明細書 内燃エンジン 本発明は、深絞りまたは圧力成形によって製造されるシリンダライナを装着し た単一または複数の気筒からなる内燃エンジンに関する。 特に大型のエンジンならびにクランク室がシリンダと一体的に鋳造されている エンジンの補修工程において、コスト上の理由からシリンダライナを挿入するこ とが考案された。その際、消耗ないし損傷したシリンダをその隔壁厚が許容する 限り回転させて取り外すとともに鋳造されたシリンダライナを挿入し、その内孔 は元の内孔に相当しており、したがってピストンの継続使用が可能となる。 さらに、予めシリンダライナを交換部晶として装着しておくエンジン構成があ る（ＤＥ ４０２９４２７ Ａ１号）。一般的に、これらのシリンダライナは遠 心鋳造によって製造され、２．５ないし３．５ｍｍの隔壁厚を有する。ライナは 外部の後処理をせずに圧入され、その滑動面はピストンの直径に合わせて研磨さ れる。 この種の処理方法は、これに関連するコストが新しいシリンダブロックもしく は新しいエンジンの全体的なコストに比較して高い負担となることから、例えば 単気筒ディーゼルエンジン等の低価格のエンジンにおいては不適格である。 原材料の保存の観点から、小さなエンジンにおいても一定の使用の後廃棄する よりは、ライナ付けを行う方が好適である。 したがって、本発明の目的は、低価格エンジンに対しても経済的な観点から有 効な補修を提供することである。 特に薄い隔壁を有する既知のライナ（米国特許第ＵＳ２２７９６７１号）は、 乾燥状態でシリンダ内孔に挿入されるため、高い製造精度を必要とする。ここで 、障害の無い熱伝導を達成するために、割れ目の無いプレスフィットの実現が重 要となる。このフィットは、非常に小さな隔壁厚を有するライナ壁の柔軟性を酷 使することによって達成される。既存のライナはシリンダ内孔に挿入さ れた後、その滑走面が磨耗する。 これに対し、本発明に係る解決案によれば、シリンダライナはスライドフィッ トを用いて対応するシリンダ内孔に所要の許容範囲をもって挿入され、これによ り稼働中温度においてライナとシリンダ壁との間に２０ないし４０μの割れ目幅 からなる環状の割れ目を確保し、ここで環状の割れ目は潤滑オイル循環路に接続 される。 シリンダ壁の内部に形成されるシリンダライナとクランク室の基礎内孔部との 間の放熱路は、オイル循環によって維持されるオイルフィルムによって確保され る。オイルは内孔部を通じてシリンダ壁の内側に誘導され、そこで好適には螺旋 形のオイル溝によってライナの全高にわたって配分される。 ここで、潤滑オイルはシリンダヘッド側の端部の付近で給入されシリンダライ ナとシリンダ壁との間の環状の割れ目を通過し、最終的にシリンダ壁とシリンダ ライナの下端との間の適宜な周回状の割れ目から流出し、そこからクランク室の オイルパンに到達する。 ライナはそのシリンダヘッド側の端部に外側に突き出た３ないし４ｍｍ幅のバ ンド部材を備えることが好適であり、これはシリンダ前面の対応する環状溝部に 咬合する。ライナがシリンダヘッドによってシリンダヘッドシール部材に強固に 圧着され密封するように、環状溝部およびシリンダライナのバンド部材の許容範 囲が設定される。加えて、シリンダヘッドシール部材との気密な接合を達成する ために、バンド部材をシリンダ壁の前面より僅かに突出させることが有効である 。 ここで、バンド部材の厚さをこれがシリンダヘッドシール部材を代替するよう 選定することができる。 本発明にしたがって、切削処理を行わずに継ぎ目の無い成形部材として、好適 には深絞りまたは圧力成形によって鋼材から製造されたシリンダライナは、０． ５ないし１ｍｍの隔壁圧を有し；ライナの滑走面は、硝酸処理、硬クロムメッキ または特殊な研磨処理を施すことによって、小さなオイル・ウェルを形成する目 的において向上させることができる。さらに、消耗したライナの新しいものへの 交換も、シリンダ側面上における追加的な処理を行うことなく実施 することができる。 好適な製造工程により、約±３０μの充分な精度を達成することができ；シリ ンダライナを小さな遊びをもってクランク室の基礎内孔部に挿入することによっ て小さな成形誤差が相殺され、ここで直径の許容範囲が４０ないし８０μである 軽量のスライドフィットを設けることが好適であることが明らかとなった。 シリンダライナの外周へのオイルの注流は、一方ではその直接的な冷却が達成 されるが；これにより特に冷却されたシリンダ壁への熱伝導を向上させる。さら に、それによって有害な空気封人および空気流の発生が防止される。これにより 、シリンダライナのシリンダ壁の内部における中心配置および支持が達成され、 その際潤滑オイルが環状の割れ目に充満し、この割れ目は稼働中において鋼鉄製 のシリンダライナと鋳造されたシリンダ壁との間の異なった熱膨張により冷たい 状態と比べて拡大する。これは、鋼鉄と比べてきわめて大きな熱膨張を有するア ルミ鋳造シリンダブロックにおいて特に顕著になる。 さらに、シリンダライナの取り外しに使用する工具を挿入するために、シリン ダ壁の前面内にバンド部材に下方から接合する収納部を設けることが好適である 。 次に、本発明の好適な実施例について添付図面を参照しながら、以下詳細に説 明する。ここで： 図１は、シリンダライナを有するエンジンブロックの上部を示す軸方向断面図 、 図２は、図１のＩＩ部分を示す詳細説明図である。 図１はシリンダライナ１の軸方向断面図であり、これは例えばアルミニウム圧 力鋳造によって製造されたシリンダ２に挿入されており、これは図示されていな い単気筒ディーゼルエンジンのクランク室と一体的に鋳造されている。シリンダ ライナ１は、遠心鋳造により製造された従来の交換用ライナに対して、深絞りに よって鋼板から製造された低価格部品であり、これは一般的な深絞り鋳造のライ ナより安価に入手することができる。シリンダライナ１は、その滑走面を形成す る、０．５ないし１ｍｍの隔壁圧を有するシリンダ部品３と、シ リンダ壁７の内側の軽量のスライドフィットとを備え、すなわち２０ないし４０ μの環状の割れ目９が形成可能である。ライナ１はそのシリンダヘッド側の端部 に周回状のバンド部材４を備えており、これはシリンダ壁７の前面１３内の対応 する環状溝に収容されている。シリンダ壁７の前面１３にはバンド部材４に下方 から接合する複数の収納部５が形成されており、これはシリンダライナ１を取り 外す工具の進入のために備えられている。 熱伝導の向上と均等的な機械的支持を達成するため、シリンダライナ１とシリ ンダ２の内壁との間にオイルフィルムが設けられ、これは導管６を介してシリン ダ壁７内に１ないし２バールの油圧をもって給入される。導管６の内側の端部の 周回溝８が、給入されたオイルを環状の割れ目９全体に均等に配分する

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エーダー，エーリッヒ ドイツ連邦共和国、デー−94152 フォル ンバッハ、ケラーフェルトシュトラーセ 36

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 特にクランク室に鋳合されたシリンダ（２）を有する単気筒ディーゼルエ ンジンのためのシリンダライナ（１）であり、 深絞りまたは圧力成形によって鋼材から製造することを特徴とする内燃エンジ ン用のシリンダライナ。 ２． オイル・ウェルを形成するために充分な平滑性を有する滑走面を備えるこ とを特徴とする請求項１記載のシリンダライナ。 ３． 例えば硝酸処理、クロムメッキまたは研磨等によって滑走面に表面処理を 施すことを特徴とする請求項２記載のシリンダライナ。 ４． スライドフィットを用いて所定の許容範囲をもってシリンダ内孔（１２） 内に挿入し、この許容範囲において稼働中温度において２０ないし４０μの割れ 目幅を維持することを特徴とする請求項１記載のシリンダライナ。 ５． シリンダヘッド側にバンド部材（４）を備え、このバンド部材はシリンダ 壁（７）の前面（１３）内の環状溝に収容されるとともに、シリンダヘッドのシ ール部材との気密な接合を達成するために軸方向に向かって僅かに突出すること を特徴とする請求項１記載のシリンダライナ。 ６． バンド部材（４）はシリンダヘッドシール部材の代用となるような厚さを 有することを特徴とする請求項５記載のシリンダライナ。 ７． シリンダ部材（３）の隔壁厚が０．５ないし１ｍｍであることを特徴とす る請求項１記載のシリンダライナ。 ８． シリンダライナを装着した一つまたは複数のシリンダを備え、 シリンダライナ（１）を深絞りまたは圧力成形によって鋼材から製造するとと もに、ライナ（１）とシリンダ壁（７）との間に形成された環状の割れ目（９） を潤滑オイル循環路に接続することを特徴とする内燃エンジン。 ９． シリンダライナ（１）のシリンダヘッド側にバンド部材（４）を設け、こ れをシリンダ壁（７）の前面（１３）内の環状の割れ目（９）内に収容してなり 、 シリンダライナ（１）の取り外しに使用する工具を挿入するために、シリン ダ壁（７）の前面（１３）内にバンド部材（４）に下方から接合する収納部（５ ）を設けることを特徴とする請求項８記載の内燃エンジン。 １０． シリンダ壁（７）の内側にオイル溝（１０）を設け、シリンダライナ（ １）とシリンダ壁（７）との間の環状の割れ目（９）内に閉鎖されたオイルフィ ルムを形成することを特徴とする請求項８記載の内燃エンジン。